Элементарный состав топлива

Твердые и жидкие топлива состоят из следующих сложных органических соединений, образованных в основном пятью химическими элементами - углеродом (С, водородом (Н), серой (S), кислородом (О) и азотом (N). В состав топлива входят также влага (W) и негорючие твердые (минеральные) вещества, которые после сгорания образуют сухой остаток - золу (А).

По составу исходной массы топлива (при разном его состоянии) выделено несколько видов так называемых расчетных масс: рабочая, аналитическая, сухая, горючая (см. рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Состав исходной массы топлива

Горючими элементами топлива являются: углерод С, водород Н, сера S. Основным горючим элементом является углерод С (20÷85 %), при горении:
С+О₂=>СО₂+34 МДж/кг. Наибольшей теплотой сгорания обладает водород: 2Н₂+О₂=>2Н₂О+121 МДж/кг, но его содержание в топливе составляет 2÷11 %.

Сера является вредной примесью, т.к. при сгорании образующиеся оксиды серы оказывают вредное воздействие на окружающую среду и приводят к развитию сернокислотной коррозии металла котла.

S_общ=S_гор+S_негор=(S_орг+)+S_сульф, (3.1)

где S_орг - содержится в органических соединениях;

S_{колч -} содержится в колчедане (FeS₂): FeS₂ + O₂ => Fe₂O₃ + 3O₂;

S_сульф - содержится в сульфатах минеральной части топлива
(CaSО₄, MgSO₄, FeSO₄).

При сгорании: S+О₂=>SO₂+9 МДж/кг. Общее содержание S_общ =0,1÷6 %.

Влага W и зола А составляют внешний балласт топлива, а кислород О и азот N - внутренний его балласт.

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов. Природный газ характеризуется высоким содержанием метана
СH₄ (86-95%), а также небольшого количества других углеводородов:
этана (С₂H₆), пропана (С₃H₈), бутана (С₄H₁₀), этилена (С₂H₄), и пропилена (С₃H₆). В искусственных газах содержание горючих составляющих достигает
25-45 %, в балласте преобладают азот и углекислота: 55-75 %.

Состав газообразного топлива задается в объемных долях:

SС_nH_2n+2 + SС_nH_n + Н₂ + СО + Н₂S + О₂ + N₂ + CО₂ = 100 %, (3.2)

где SС_nH_{2n+2 -} предельные углеводороды;

SС_nH_2n – непредельные угловодороды;

Н₂S – сернистый водород;

СО – окись углерода; CО₂ - углекислый газ.